ES2263624T3 - Procedimiento de deteccion de defectos de resistencia. - Google Patents
Procedimiento de deteccion de defectos de resistencia.Info
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Abstract
Procedimiento de detección de defectos de resistencia en una línea de salida de una red de distribución de energía eléctrica dotada de una bobina de compensación, a partir de una medición de la corriente residual que circule por esta línea, caracterizado porque comprende las etapas que consisten en: - determinar la fase de la tensión homopolar (V0) de un juego de barras (14) que alimente la línea de salida, - representar, a partir de la fase de la tensión homopolar (V0), un plano complejo, - delimitar, en el plano complejo, zonas de funcionamiento (Z, Z'') que correspondan a una detección de un defecto de resistencia y a una ausencia de detección de un defecto, - posicionar, en el plano complejo, un punto de funcionamiento de la línea de salida, definido a partir de la corriente residual medida, y - analizar el régimen de funcionamiento de la red para decidir si la coincidencia entre el punto de funcionamiento y una zona de detección corresponde a una detección de un defecto.
Description
Procedimiento de detección de defectos de
resistencia.
La presente invención se refiere a las redes de
distribución de energía eléctrica polifásica y, más concretamente,
se refiere a un procedimiento de detección de defectos de
resistencia en una línea de salida de una red de este tipo.
De modo más específico, la invención se refiere
a un procedimiento de detección de un defecto de resistencia en una
red de distribución de media tensión, es decir, una red en la que la
tensión existente en las líneas de distribución, alimentadas
mediante una subestación de alimentación de la red, se encuentre
entre, aproximadamente, 1000 y 50000 voltios.
La detección de defectos de resistencia, o
resistivos, constituye un elemento importante para la seguridad de
terceros o para proteger el medio ambiente.
Para ello, los empresarios de redes mixtas de
distribución, en general, desean limitar el valor de las corrientes
de defecto; es decir, en una línea defectuosa las corrientes
circulan con una intensidad de 40 amperios, utilizando un régimen
de neutro compensado.
En las redes compensadas, el neutro de la red
está conectado a tierra mediante una bobina de compensación,
denominada, también, bobina de "Petersen". Esta bobina permite
minimizar la corriente generada cuando exista un defecto. En
efecto, es posible, actuando sobre el valor de la inductancia de la
bobina, modificar la corriente "reactiva" que circule por
ella, con el fin de compensar la corriente "capacitiva" de la
red que circule en la resistencia equivalente del defecto entre la
fase defectuosa y la tierra de la red.
En consecuencia, este tipo de puesta a tierra
del neutro de la red permite limitar la corriente de defecto.
Pero los dispositivos de protección contra los
defectos de resistencia utilizados generalmente en las redes con
régimen de neutro de tipo impedante no funcionan correctamente en
régimen de neutro compensado.
En este tipo de red, es decir, en las redes de
neutro compensado, entre las protecciones existentes, solamente
puede utilizarse un relé de umbral de tensión homopolar o de
corriente de neutro. Pero debido a las propiedades del neutro
compensado, la sensibilidad de una protección de este tipo se reduce
a pocos K\Omega. Además, este tipo de protección no es
selectivo.
Se ha tratado de paliar estos inconvenientes
realizando una detección de los defectos de resistencia a partir de
una comparación vectorial de las corrientes residuales que circulen
en cada línea de salida de la red de distribución. Esta comparación
se efectúa utilizando una referencia de fase obtenida a partir de la
suma de las corrientes residuales del conjunto de las líneas de
salida. El documento EP 0 537 066 A1 describe un ejemplo de este
tipo de detección.
Esta técnica, aunque es más eficaz, presenta una
sensibilidad todavía insuficiente. Además, requiere la provisión de
una protección única para toda la subestación fuente de
alimentación.
El objeto de la invención consiste en paliar
estos inconvenientes y ofrecer un procedimiento de detección de
defectos de resistencia, en una red compensada, de gran
sensibilidad, y en el que se eliminen los riesgos de funcionamiento
intempestivo del dispositivo de protección.
Así, la invención tiene por objeto un
procedimiento de detección de defectos de resistencia en una línea
de salida de una red de distribución de energía eléctrica dotada de
una bobina de compensación, a partir de una medición de la
corriente residual que circule por esta línea, caracterizado porque
comprende las etapas que consisten en:
a) determinar la fase de la tensión homopolar de
un juego de barras que alimente la línea de salida,
b) representar un plano complejo a partir de la
fase de la tensión homopolar,
c) delimitar, en el plano complejo, zonas de
funcionamiento que correspondan a una detección de un defecto de
resistencia y a una ausencia de detección de un defecto,
d) posicionar, en el plano complejo, un punto de
funcionamiento de la línea de salida, definido a partir de la
corriente residual medida, y
e) analizar el régimen de funcionamiento de la
red para decidir si la coincidencia entre el punto de funcionamiento
y una zona de detección corresponde a una detección de un
defecto.
Además, este procedimiento de detección puede
comprender una o varias de las características siguientes,
consideradas aisladamente o con todas las combinaciones
técnicamente posibles:
\newpage
- la fase de la tensión homopolar se elabora a
partir de una medición de las variaciones de la corriente de neutro
de la red y de la tensión homopolar,
- las magnitudes medibles de la red se miden
utilizando ventanas temporales deslizantes de duración y periodo
iguales a la inversa de la frecuencia de la energía eléctrica
alimentada por la red,
- las magnitudes medibles son captadas en
ventanas temporales que correspondan a un régimen de funcionamiento
permanente de la red y situadas a una y otra parte de un intervalo
de funcionamiento en régimen transitorio,
- durante el análisis del régimen de
funcionamiento de la red, se determina si la red se encuentra en
régimen transitorio o en régimen permanente, con objeto de decidir,
por una parte, que si el régimen es permanente, una coincidencia
entre el punto de funcionamiento y la zona de detección corresponde
a una detección de un defecto, y, por otra parte, una vez realizada
la detección, si el régimen pasa a ser transitorio o si el punto de
funcionamiento sale de la zona de detección, la detección del
defecto se continúa durante un periodo de tiempo predeterminado, y
que si al final de este periodo de tiempo el régimen de la red es
transitorio o el punto de funcionamiento se encuentra fuera de la
zona de detección, ya no se continúa la detección.
- el régimen de funcionamiento de la red se
determina a partir de un cálculo de la derivada de la tensión
homopolar y la comparación de la derivada calculada con umbrales de
detección de régimen permanente y de régimen transitorio,
- el eje real del plano complejo corresponde al
vector de la tensión homopolar deducido del eje imaginario,
correspondiendo el eje imaginario del plano complejo al vector de la
corriente de neutro desplazado en un ángulo obtenido a partir del
desfase entre la variación de la corriente de neutro y de la tensión
homopolar entre dos mediciones captadas durante el régimen de
funcionamiento permanente que enmarquen un régimen de
funcionamiento
transitorio,
transitorio,
- la zona de detección está delimitada por dos
rectas cuyas coordenadas x, y_{1} y x, y_{2} se determinan,
respectivamente, mediante las relaciones:
y_{1} = -
\frac{x +
umbral}{tg(\theta)}
y_{2} =
\frac{x -
umbral}{tg(\theta)}
en las que umbral representa
un umbral de protección y \theta un valor de compensación de
errores de
medición,
y mediante una parte de círculo de radio igual
al umbral de protección,
- el eje imaginario del plano complejo se
encuentra en fase con el vector representativo de la corriente de
neutro,
- la zona de detección está delimitada por dos
rectas cuyas coordenadas x, y_{1} y x, y_{2} se definen,
respectivamente, mediante las relaciones siguientes:
y_{1} = -
\frac{x + umbral}{tg(\theta -
\alpha)}
y_{2} =
\frac{x - umbral}{tg(\theta +
\alpha)}
en las que umbral representa
un umbral de protección, \theta un valor de compensación de
errores de medición y \alpha el desfase entre el eje real y la
tensión homopolar
teórica,
y mediante una parte de círculo de radio igual
al umbral de protección.
Otras características y ventajas se pondrán de
manifiesto a partir de la descripción que sigue, proporcionada
únicamente a título de ejemplo, y hecha con referencia a los dibujos
adjuntos, en los que:
- la figura 1 representa el circuito equivalente
de una red de distribución de energía eléctrica trifásica equipada
con un dispositivo de detección de defectos;
- la figura 2 representa el plano complejo
utilizado para la detección de defectos de resistencia;
- la figura 3 es un organigrama que muestra el
principio del cálculo del plano complejo de la figura 2;
\newpage
- la figura 4 es un organigrama que detalla el
principio de cálculo del ángulo que sirve para la obtención del eje
imaginario del plano complejo, y
- la figura 5 es un esquema que representa un
plano complejo de ayuda utilizado cuando el plano complejo de la
figura 2 no pueda ser determinado.
La figura 1 representa el circuito equivalente
de una parte de una red de distribución de energía eléctrica
trifásica, en particular de media tensión (MT), es decir, una
tensión comprendida entre 1000 y 50000 voltios.
Como puede verse en esta figura, la red
comprende un conjunto de líneas de transporte 10, de las que se
representa solamente una en esta figura, que alimentan un
transformador 12 AT/MT a través de un juego de barras 13 de alta
tensión. El transformador 12 AT/MT alimenta, a su vez, un juego de
barras de MT, tales como 14, con el que está conectado un conjunto
de líneas de salida de la red S_{1}, ..., S_{i}.
La red está dotada de un dispositivo 16 de
detección de defectos, asociado con órganos 18_{1}, ...,
18_{j}, 19 y 20 de medición de magnitudes eléctricas
características de la existencia de un defecto.
Un conjunto de dispositivos de protección,
constituidos por disyuntores, tales como 23_{1}, ..., 23_{i},
se controlan mediante el dispositivo de detección 16, una vez
detectado un defecto de puesta a tierra en una de las fases de la
red.
El neutro de la red está conectado a tierra por
medio de una bobina de compensación 24.
Se hace notar que la red comprende, de
preferencia, disyuntores adicionales (no representados) con el fin
de aislar una parte de la red defectuosa.
Para efectuar la detección de un defecto de
resistencia en una de las líneas de salida, el dispositivo de
detección 16 procede a la captación periódica del valor de la
corriente residual de las líneas de salida D_{1}, ..., D_{i}
vigiladas, del valor de la corriente de neutro I_{N} que circule
por la bobina de compensación 24 y de la tensión homopolar V_{0}
del juego de barras 14 que alimente la línea de salida.
Estos valores son captados en forma de
magnitudes complejas, con un periodo igual a la inversa de la
frecuencia f_{i} industrial de la red y con duraciones iguales a
la inversa de esta frecuencia f_{i}.
Como se describirá con detalle en lo que sigue,
ello se realiza calculando una transformada de Fourier aplicada a
una ventana deslizante de anchura 1/f_{i} segundos con un periodo
de 1/f_{i} segundos.
Para efectuar la detección de un defecto de
resistencia, el dispositivo de detección 16 observa la evolución
del valor de la corriente residual medida y procede a un análisis de
esta evolución en un plano complejo obtenido, principalmente, a
partir de la tensión homopolar V_{0} medida.
Más específicamente, el dispositivo de detección
16 procede a una observación de la evolución del lugar del vector
representativo, en este plano complejo, de la expresión compleja de
la corriente residual de la salida protegida.
Para efectuar una detección, se posiciona el
punto de funcionamiento de la línea de salida, definida a partir de
la corriente residual medida, y se determina si este punto de
funcionamiento coincide con una zona de detección de un
defecto.
A partir de esta determinación, y en función del
régimen de funcionamiento de la red, el dispositivo de detección 16
decide, entonces, si esta coincidencia corresponde o no a la
aparición de un defecto de resistencia, para, a continuación,
provocar el accionamiento de los dispositivos de protección.
Procede, en efecto, a una detección previa del
régimen de funcionamiento, permanente o transitorio.
Para ello, el dispositivo de detección 16
efectúa un cálculo de la derivada con respecto al tiempo de la
tensión homopolar V_{0}, de acuerdo con la relación
siguiente:
(1)\frac{dV_{0}}{dt} = (V_{0_{n}}
-
V_{0_{n-1}})f_{i}
en la
que
- V_{0_{n}} designa la expresión compleja de
la tensión homopolar a la frecuencia industrial f_{i} en la
ventana de captación n; y
- V_{0_{n-1}} designa la
expresión compleja de la tensión homopolar a la frecuencia
industrial f_{i} en la ventana de captación precedente
n-1.
Esta derivada se compara, entonces, con dos
valores de umbral S_{p} y S_{t} que representan,
respectivamente, valores de umbral de detección de régimen
permanente y de régimen transitorio.
Así, el régimen de funcionamiento de la red es
permanente cuando el valor absoluto de la expresión de la derivada
de la tensión homopolar sea inferior al valor de umbral S_{p}, y
el régimen de funcionamiento de la red es transitorio cuando el
valor absoluto de esta expresión sea superior al valor de umbral
S_{t}.
Se decide, entonces, que si el vector
representativo de la expresión compleja de la corriente residual que
circule por una salida S_{1}, ..., S_{i} a proteger se
encuentra en la zona de detección de defecto, cuando la red
funcione en régimen permanente, esta coincidencia entre el punto de
funcionamiento y la zona de detección corresponde a una detección
de un defecto.
Por otro lado, cuando se realice una detección,
si el régimen de funcionamiento pasa de permanente a transitorio o
si el punto de funcionamiento sale de la zona de detección, se
decide continuar la detección durante un periodo de tiempo
predeterminado.
Por último, al final de este periodo de tiempo
predeterminado, si el vector representativo de la expresión
compleja de la corriente residual se encuentra fuera de la zona de
detección, o si el régimen de funcionamiento sigue siendo
transitorio, se decide que el defecto se considere como no detectado
(cese de la detección).
El periodo de tiempo predeterminado constituye
un tiempo de mantenimiento de la salida o las salidas de detección
de defecto del dispositivo. De preferencia, es regulable, por
ejemplo, de 100 a 600 ms, por pasos de 10 ms.
Se hace notar que los umbrales de detección
S_{p} y S_{t} de régimen de funcionamiento permanente y
transitorio son valores de umbral regulables. Para una red con
régimen de neutro compensado, estos valores se expresan en forma de
porcentaje de la tensión nominal simple de la red y corresponden,
por ejemplo, respectivamente, al 1,8% y al 3,6% de esta
tensión.
La definición del plano complejo que permita la
detección de un defecto se describirá a continuación con referencia
a las figuras 2 a 4.
En primer lugar, en relación con la figura 2, el
eje real x del plano complejo se confunde con el vector
representativo de la tensión homopolar.
Con el fin de evitar una medición directa de la
fase de la tensión homopolar, que sería muy imprecisa, esta fase se
determina a partir de la observación de las variaciones obtenidas en
la medición de la corriente de neutro I_{N} y de la tensión
homopolar V_{0} durante, por ejemplo, la aparición de un defecto
o durante un proceso de inyección, como consecuencia de un sistema
de acuerdo.
En cuanto al eje imaginario, y_{,} está
retardado \eta grados con respecto al vector representativo de la
corriente de neutro I_{N} medida. Este ángulo \eta representa,
en la práctica, el desfase de I_{N} en relación con la
cuadratura a la tensión homopolar existente al nivel del juego de
barras.
Así, se calcula el retardo \eta a aplicar a
I_{N} para que el eje real x, en cuadratura con el eje imaginario,
se encuentre en fase con la tensión homopolar teórica.
Este ángulo de desfase se calcula a partir de
las variaciones de los valores complejos de la tensión homopolar
\DeltaV_{0} y de la corriente de neutro \DeltaI_{N} entre
dos instantes de captación, durante los cuales la red se encuentre
en régimen de funcionamiento permanente enmarcando un régimen de
funcionamiento transitorio, como se describirá a continuación con
referencia a la figura 3.
Este procedimiento de cálculo del ángulo \eta
comienza con una primera fase 26 en la que se recuperan dos
ventanas F_{d} y F_{f}, denominadas de principio y fin de
captación.
Como se describirá con referencia a la figura 4,
estas dos ventanas corresponden a dos ventanas de captación de los
datos provenientes de los órganos de medición 19 y 20 cuando la red
se encuentre en régimen permanente enmarcando un régimen de
funcionamiento transitorio de la red.
La detección del régimen permanente de la red se
efectúa mediante el cálculo de la derivada de la tensión homopolar
y la comparación de esta derivada con los umbrales de detección
S_{p} y S_{t}, como se ha señalado anterior-
mente.
mente.
Durante la etapa 28 siguiente, se verifica que
se dispone, efectivamente, de las ventanas de principio y de fin de
captación.
En caso negativo, el proceso retorna a la etapa
26 precedente.
\newpage
En caso positivo, durante la etapa 30 siguiente
el dispositivo de detección 16 procede a un cálculo de la variación
de la tensión homopolar V_{0} y de la corriente de neutro
I_{N} entre las ventanas de principio y de fin, de acuerdo con
las siguientes relaciones:
(2)\Delta
V_{0} = V_{0F_{f}} -
V_{0F_{d}}
(3)\Delta
I_{N} = I_{NF_{f}} -
I_{NF_{d}}
Si el módulo de \DeltaV_{0} así calculado es
superior a un valor de umbral S_{\Delta V_{0}} (etapa 32), el
retardo \eta de fase a aplicar al vector de corriente de neutro
para obtener el plano complejo se calcula, en la etapa 34
siguiente, mediante la siguiente relación:
(4)\eta =
arg[\Delta I_{N} \ conjugado \ (\Delta V_{0})] -
\frac{\pi}{2}
Es decir, el retardo \eta se calcula como
desfase de \DeltaI_{N} con respecto a \DeltaV_{0} menos
\frac{\pi}{2}.
En la etapa 36 siguiente se memoriza el retardo
\eta así calculado y el dispositivo de detección 16 procede a la
elaboración propiamente dicha del plano complejo destinado a la
detección de defectos de resistencia.
En cambio, si en la etapa 32 precedente se
determina que el valor calculado \DeltaV_{0} es inferior al
valor de umbral S_{\Delta V_{0}}, no se efectúa el cálculo del
retardo \eta.
Se hace notar que el umbral S_{\Delta V_{0}}
constituye un umbral regulable. Tiene, por ejemplo, un valor igual a
100 Voltios para una red de 20 kV.
Se hace notar, también, que la definición de las
ventanas de captación de principio y de fin, que corresponden,
ambas, a un funcionamiento en régimen permanente, se efectúa de tal
manera que los dos instantes de captación de los datos
correspondan, respectivamente, a una captación de datos antes de la
aparición de un defecto y una captación de datos después de la
aparición de un defecto, y ello, una vez que el régimen de
funcionamiento vuelva a ser permanente.
En relación con la figura 4, para la
determinación de las ventanas de captación en las que se determine
el ángulo \eta, es decir, el ángulo que corresponda al retardo a
aplicar a la expresión de I_{N} con el fin de determinar el
plano complejo, en una primera etapa 38 se procede a un análisis de
datos captados en dos ventanas temporales sucesivas
N-1 y N.
En la etapa 40 siguiente se determina si la
derivada de la tensión homopolar con respecto al tiempo es superior
al valor S_{p} de umbral de detección de régimen de
funcionamiento permanente.
En caso negativo, en la etapa 42 siguiente se
procede a una memorización de la ventana de captación N. A
continuación, se efectúa un incremento (etapa 44) con el fin de
proceder a un análisis en ventanas siguientes N y N+1.
Por el contrario, en caso afirmativo, en la
etapa 46 siguiente se procede a una memorización de la ventana
precedente N-1, que se considera como ventana de
inicio.
En la etapa 48 siguiente, se procede a un
análisis de las ventanas siguientes, N y N+1, y se determina si
la derivada con respecto al tiempo de la tensión homopolar es
superior al umbral S_{t} de detección de régimen de
funcionamiento transitorio (etapa 50).
En caso negativo, en una etapa 52 ulterior, se
determina si la derivada con respecto al tiempo de la tensión
homopolar captada durante las ventanas de captación N y N+1 es
superior al umbral de detección S_{p} del régimen de
funcionamiento permanente.
En caso negativo, el proceso retorna a la etapa
38 precedente.
En caso positivo, se procede a una etapa de
incremento con el fin de efectuar un análisis en las ventanas
siguientes (etapa 54).
En caso de que en la etapa 50 se determine que
la derivada de la tensión homopolar con respecto al tiempo, entre
las ventanas N y N+1, sea superior al umbral S_{t}, durante la
etapa 56 siguiente se efectúa una etapa de incremento, con el fin
de proceder a un análisis en las ventanas siguientes (etapa 58).
Se procede, entonces, en una etapa 60 ulterior,
a un cálculo de la derivada de la tensión homopolar entre estas
ventanas con el fin de detectar si esta derivada es inferior al
valor de umbral S_{p} de detección de régimen de funcionamiento
permanente.
En caso negativo, el proceso retorna a la etapa
56 precedente, con el fin de proceder un análisis en las ventanas
siguientes.
Por el contrario, en caso afirmativo, es decir,
si se ha detectado que la red se encuentra en régimen permanente,
se procede a la memorización de la ventana N como ventana de fin
(etapa 62).
El proceso que ha sido descrito permite proceder
a una captación de datos en ventanas de captación que correspondan
a un régimen de funcionamiento permanente de la red que se sitúe a
una y otra parte de un intervalo de funcionamiento en régimen
transitorio.
Con referencia de nuevo a la figura 2, después
del cálculo del retardo \eta a aplicar al vector representativo
de la corriente de neutro I_{N} medida, el dispositivo de
detección 16 procede a una representación de la zona de detección
Z, rayada en esta figura 2.
Como puede verse en esta figura, esta zona de
detección está delimitada por dos rectas D_{I} y D_{II}, así
como por una parte de círculo C de radio igual al umbral de los
dispositivos de protección.
Las coordenadas y_{1} e y_{2} de las
rectas D_{I} y D_{II} se definen, respectivamente, mediante
las relaciones siguientes:
(5)y_{1} = -
\frac{x +
umbral}{tg(\theta)}
(6)y_{2} =
\frac{x -
umbral}{tg(\theta)}
en las que \theta representa un
valor de compensación de errores de medición, es decir, de errores
que correspondan a la suma de los errores en la corriente residual
medida, en el cálculo del retardo \eta y en la medición de
I_{N}.
Por otro lado, una vez elaborados el plano
complejo y la zona de detección Z, el dispositivo de detección 16
procede, como se ha mencionado en lo que antecede, al
posicionamiento del punto de funcionamiento de la línea de salida,
definido a partir de la corriente residual medida, y a un análisis
de la coincidencia entre el punto de funcionamiento y la zona de
detección, con el fin de decidir si esta coincidencia corresponde a
una detección de un defecto que requiera un accionamiento de los
dispositivos de protección, y ello en función del régimen de
funcionamiento de la red, a saber, permanente o transitorio.
En caso de que el cálculo del retardo \eta a
aplicar a la medición de la corriente de neutro no sea posible, en
particular si el valor de \DeltaV_{0} es inferior al valor de
umbral S_{\Delta V_{0}}, o durante una fase de regulación de la
bobina de compensación 24, el dispositivo de detección 16 utiliza un
plano complejo de ayuda, mostrado en la figura 5.
Este plano complejo de ayuda se utiliza,
también, en caso de que no se haya efectuado cálculo alguno de
\eta, o si la bobina de compensación ha cambiado de punto de
funcionamiento, es decir, si el valor de \eta ya no es válido. Se
utiliza a la espera de disponer de un valor \eta.
A diferencia del plano complejo mostrado en la
figura 2, que se utiliza en funcionamiento normal del dispositivo
16, el eje imaginario del plano complejo de ayuda coincide con el
vector representativo de la corriente de neutro I_{N}. En otros
términos, este plano corresponde a un valor de \eta igual a
cero.
Como puede verse en la figura 5, la zona de
detección Z' está delimitada por dos rectas D'_{I}, D'_{II} y
por un círculo C' de radio igual al umbral de los dispositivos de
protección.
Las coordenadas y_{1} e y_{2} de las rectas
D'_{I}, D'_{II} corresponden, respectivamente, a las relaciones
siguientes:
(7)y_{1} = -
\frac{x + umbral}{tg(\theta -
\alpha)}
(8)y_{2} =
\frac{x - umbral}{tg(\theta +
\alpha)}
en las que umbral representa
el umbral de los dispositivos de protección, \theta corresponde a
una compensación introducida para corregir el error de fase global
introducido por los órganos de captación y \alpha corresponde a
un desfase entre el eje real del plano complejo y el valor V_{0}
de la tensión homopolar teórica, correspondiendo el error de fase
global a la suma de los módulos del error de fase en la captación de
la corriente de neutro I_{N} y en la captación de la corriente
residual de la salida a
proteger.
Después de la definición de este plano complejo
de ayuda y la obtención de la zona de detección Z', el dispositivo
de detección 16 procede como antes, es decir, que posiciona el punto
de funcionamiento de la línea de salida a vigilar con vistas a la
detección de un defecto de resistencia en función del régimen de
funcionamiento de la red.
Contrariamente al plano complejo principal, el
plano complejo de ayuda es función del desfase entre el eje real y
la tensión homopolar teórica. Este desfase \alpha es variable en
función de la posición de la impedancia de compensación, pero no es
una variable conocida por el dispositivo de detección. Constituye
una variable regulable.
Se hace notar que el dispositivo de detección de
defectos conforme a la invención está dotado de varias salidas de
detección de defectos, una de cuyas salidas corresponde a una salida
de detección definida, sin temporización asociada, otra salida,
denominada de régimen especial de explotación, está asociada con una
temporización T_{1} regulable, y otra salida, denominada de
"accionamiento", está asociada con una temporización T_{2}
regulable.
El tiempo de funcionamiento del dispositivo de
detección es variable en función de la salida considerada. Este
tiempo de funcionamiento es igual a la regulación de las
temporizaciones T_{1} y T_{2}, respectivamente, para las
salidas de régimen especial de explotación y de
"accionamiento".
Las temporizaciones T_{1} y T_{2} son
activadas cuando se haya detectado una coincidencia entre el punto
de funcionamiento y la zona de detección, en régimen permanente.
Estas salidas temporizadas pasan de 0 a 1 al
término de su temporización respectiva T_{1}, T_{2} menos el
tiempo de subida "T" del dispositivo de detección, es decir, el
tiempo empleado por el dispositivo para detectar un defecto.
Este tiempo de subida se cuenta a partir del
instante de aparición del defecto, es decir, durante el paso de
régimen permanente a régimen transitorio. A continuación, las
temporizaciones T_{1} y T_{2} se vuelven a poner a cero
durante el paso del dispositivo de detección de 1 a 0.
En función del comportamiento del defecto
(defecto inestable), el tiempo de subida "T" del dispositivo de
detección puede llegar a ser superior a las temporizaciones T_{1}
y T_{2}.
En este caso, para la salida de régimen especial
de explotación, si T \geq T_{1}, esta salida pasa
instantáneamente de 0 a 1 cuando pase a 1 la salida correspondiente
del dispositivo de detección.
La salida denominada de "accionamiento", si
T \geq T_{2}, pasa de 0 a 1 al final de un tiempo T_{2}/k, a
contar desde el paso a 1 de la salida del dispositivo de detección,
siendo k un parámetro \geq 1.
Claims (10)
1. Procedimiento de detección de defectos de
resistencia en una línea de salida de una red de distribución de
energía eléctrica dotada de una bobina de compensación, a partir de
una medición de la corriente residual que circule por esta línea,
caracterizado porque comprende las etapas que consisten
en:
- determinar la fase de la tensión homopolar
(V_{0}) de un juego de barras (14) que alimente la línea de
salida,
- representar, a partir de la fase de la tensión
homopolar (V_{0}), un plano complejo,
- delimitar, en el plano complejo, zonas de
funcionamiento (Z, Z') que correspondan a una detección de un
defecto de resistencia y a una ausencia de detección de un
defecto,
- posicionar, en el plano complejo, un punto de
funcionamiento de la línea de salida, definido a partir de la
corriente residual medida, y
- analizar el régimen de funcionamiento de la
red para decidir si la coincidencia entre el punto de funcionamiento
y una zona de detección corresponde a una detección de un
defecto.
2. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque la fase de la tensión homopolar
(V_{0}) se obtiene a partir de una medición de las variaciones de
la corriente de neutro (I_{N}) de la red y de la tensión
homopolar (V_{0}).
3. Procedimiento según cualquiera de las
reivindicaciones 1 y 2, caracterizado porque las magnitudes
medibles de la red se miden utilizando ventanas temporales
deslizantes de duración y periodo iguales a la inversa de la
frecuencia de la energía eléctrica alimentada por la red.
4. Procedimiento según la reivindicación 3,
caracterizado porque las magnitudes medibles son captadas en
ventanas temporales que correspondan a un régimen de funcionamiento
permanente de la red y situadas a una y otra parte de un intervalo
de funcionamiento en régimen transitorio.
5. Procedimiento según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque durante el
análisis del régimen de funcionamiento de la red se determina si la
red se encuentra en régimen transitorio o en régimen permanente,
para decidir, por una parte, que si el régimen es permanente, una
coincidencia entre el punto de funcionamiento y la zona de
detección (Z; Z') corresponde a una detección de un defecto, y, por
otra parte, cuando se realice una detección, si el régimen pasa a
ser transitorio, o si el punto de funcionamiento sale de la zona de
detección, la detección de defecto se continúa durante un periodo de
tiempo predeterminado, y que si al final de este periodo de tiempo
el régimen de la red es transitorio o el punto de funcionamiento se
encuentra fuera de la zona de detección, ya no se continúa la
detección.
6. Procedimiento según las reivindicaciones 4 y
5, caracterizado porque el régimen de funcionamiento de la
red se determina a partir de un cálculo de la derivada de la tensión
homopolar y la comparación de la derivada calculada con umbrales de
detección (S_{p}, S_{t}) de régimen permanente y de régimen
transitorio.
7. Procedimiento según cualquiera de las
reivindicaciones 3 a 6, caracterizado porque el eje real,
(x), del plano complejo corresponde al vector de la tensión
homopolar (V_{0}) deducido del eje imaginario, y porque el eje
imaginario, (y), del plano complejo corresponde al vector de la
corriente de neutro (I_{n}) desplazado en un ángulo (\eta)
obtenido a partir del desfase entre la variación de la corriente de
neutro y de la tensión homopolar entre dos mediciones captadas
durante el régimen de funcionamiento permanente que enmarque un
régimen de funcionamiento transitorio.
8. Procedimiento según la reivindicación 7,
caracterizado porque la zona de detección está delimitada por
dos rectas cuyas coordenadas x_{1}, y_{1} y x_{2}, y_{2} se
determinan, respectivamente, mediante las relaciones:
y_{1} = -
\frac{x +
umbral}{tg(\theta)}
y_{2} =
\frac{x -
umbral}{tg(\theta)}
en las que umbral representa
un umbral de protección y \theta un valor de compensación de
errores de
medición,
y mediante una parte de círculo (C) de radio
igual al umbral de protección.
9. Procedimiento según la reivindicación 6,
dependiente de la reivindicación 3, caracterizado porque el
eje imaginario del plano complejo está en fase con el vector
representativo de la corriente de neutro (I_{N}).
\newpage
10. Procedimiento según la reivindicación 9,
caracterizado porque la zona de detección está delimitada por
dos rectas cuyas coordenadas x, y_{1} y x, y_{2} se definen,
respectivamente, mediante las relaciones siguientes:
y_{1} = -
\frac{x + umbral}{tg(\theta -
\alpha)}
y_{2} =
\frac{x - umbral}{tg(\theta +
\alpha)}
en las que umbral representa
un umbral de protección, \theta un valor de compensación de
errores de medición y \alpha el desfase entre el eje real y la
tensión homopolar
teórica,
y mediante una parte de círculo de radio igual
al umbral de protección.
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